(57)【要約】【課題】同じ電圧をかけたときの発生圧力が高く、絶縁耐性に優れた絶縁膜を備えた静電アクチュエータを適用した波長可変フィルタを提供する。【解決手段】所定の波長の光を透過させ所定の波長以外の光を反射させる可動体２２１ａと、可動体に対し所定のギャップを隔てて対向する駆動電極２１２と、駆動電極２１２の可動体側の表面に形成された絶縁膜と、を備える静電アクチュエータ方式の波長可変フィルタ２００であって、前記絶縁膜は、少なくとも酸化シリコンよりも比誘電率が高い強誘電材料からなる強誘電体膜と、酸化シリコン膜とを積層したものである。【選択図】図１４
2010284076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の波長の光を透過させ所定の波長以外の光を反射させる可動体と、
前記可動体に対し所定のギャップを隔てて対向する駆動電極と、
前記駆動電極の可動体側の表面に形成された絶縁膜と、
を備える静電アクチュエータ方式の波長可変フィルタであって、
前記絶縁膜は、少なくとも酸化シリコンよりも比誘電率が高い強誘電材料からなる強誘電体膜と、酸化シリコン膜とを積層したものであることを特徴とする波長可変フィルタ。
【請求項２】
前記強誘電体膜は、ＰＺＴ、ＰＺＴＮ、ＰＬＺＴ、ＰＬＴ、ＰＴＮ、ＳＢＴ、ＳＢＴＮ、ＢＴＯのいずれかからなることを特徴とする請求項１記載の波長可変フィルタ。
【請求項３】
前記酸化シリコン膜は、前記強誘電体膜の表面に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の波長可変フィルタ。
【請求項４】
前記強誘電体膜は、前記酸化シリコン膜の表面に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の波長可変フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動手段として静電アクチュエータを適用した波長可変フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置は、高速印字が可能、記録時の騒音が極めて小さい、インクの自由度が高い、安価な普通紙を使用できる等の多くの利点を有する。近年、インクジェット記録装置の中でも、記録が必要なときにのみインク液滴を吐出する、いわゆるインク・オン・デマンド方式のインクジェット記録装置が主流となっている。このインク・オン・デマンド方式のインクジェット記録装置は、記録に不要なインク液滴の回収を必要としない等の利点がある。
【０００３】
このインク・オン・デマンド方式のインクジェット記録装置には、インク液滴を吐出させる方法として、駆動手段に静電気力を利用した、いわゆる静電駆動方式のインクジェット記録装置がある。また、駆動手段に圧電素子（ピエゾ素子）を利用した、いわゆる圧電駆動方式のインクジェット記録装置や、発熱素子等を利用した、いわゆるバブルジェット（登録商標）方式のインクジェット記録装置等がある。
【０００４】
上記の静電駆動方式のインクジェット記録装置では、振動板とそれに対向する個別電極を帯電させることにより振動板を個別電極側に吸引して撓ませる。このように小型の装置において２つの物を帯電させることにより、駆動を行う機構を一般的に静電アクチュエータと呼んでいる。インクジェット記録装置等の静電アクチュエータを適用した装置では、一般的に帯電した２つの物（振動板と個別電極）の間に、絶縁破壊やショートを防止するための絶縁膜が形成されている。
【０００５】
従来の静電アクチュエータ及びその製造方法では、振動板を駆動するための個別電極を階段状に形成し、絶縁破壊やショートを防止するための絶縁膜を個別電極上に形成していた。また絶縁膜の材料として、酸化シリコンや窒化シリコンを用いていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また従来の半導体装置の製造方法では、電界効果型トランジスタのゲート絶縁膜の材料として、酸化シリコンや窒化シリコンの他に酸窒化シリコンを用い、これをプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）で形成するようにしていた（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−３１８１５５号公報（第２頁、図２）
【特許文献２】特開２００４−１５３０３７号公報（第２頁）
【特許文献３】特開２００３−１４２５７９号公報（第２頁）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の静電アクチュエータ及びその製造方法では（例えば、特許文献１参照）、絶縁膜の材料として酸化シリコンや窒化シリコンを用いているが、例えば絶縁膜の材料として酸化シリコンを用いた場合、同じ電圧をかけたときの発生圧力や絶縁耐性の値は製造方法によってバラツキはあるもののほぼ一定となり、これ以上の発生圧力の向上及び絶縁耐性の向上は望めなかった。
【０００９】
また、従来の半導体装置の製造方法では（例えば、特許文献２、特許文献３参照）、ゲート酸化膜の材料として酸窒化シリコンを用いているが、これをそのまま静電アクチュエータの絶縁膜に適用すると、発生圧力を上げることと、絶縁耐性を上げることを両立させるのが困難であるという問題点があった。
【００１０】
従って本発明は、同じ電圧をかけたときの発生圧力が高く、絶縁耐性にも優れた絶縁膜を備えた静電アクチュエータを適用した駆動性能の高い波長可変フィルタを提供することを目的とする。
【００１１】
さらに、振動板形成時にその厚み精度確保を目的として振動板にボロン等の不純物をドープした場合、絶縁膜中へのボロン等の不純物の拡散により、絶縁膜の耐圧が低下し絶縁膜が破壊して駆動耐久性が失われるというおそれがあった。また、絶縁膜表面での残留電荷影響により静電吸引圧力が安定せず、アクチュエータの安定駆動が確保できないというおそれがあった。加えて、絶縁膜を単純に厚くすると、静電吸引力が低下するのでアクチュエータが大型化し易いという課題や、振動板が形成された基板を対向電極が形成された基板に陽極接合する際に、接合強度の低下や接合不良が起こるという課題もあった。
本発明は上記課題にも対応するものであり、振動板と対向電極との間で長期的に絶縁耐圧を確保し、かつアクチュエータ駆動電圧の低電圧化を実現して、小型でしかも駆動耐久性に優れた静電アクチュエータを提案するものである。また、振動板と対向電極との間の残留電化影響の低減を実現して、安定した駆動が可能な静電アクチュエータを提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る波長可変フィルタは、
所定の波長の光を透過させ所定の波長以外の光を反射させる可動体と、
前記可動体に対し所定のギャップを隔てて対向する駆動電極と、
前記駆動電極の可動体側の表面に形成された絶縁膜と、
を備える静電アクチュエータ方式の波長可変フィルタであって、
前記絶縁膜は、少なくとも酸化シリコンよりも比誘電率が高い強誘電材料からなる強誘電体膜と、酸化シリコン膜とを積層したものである。
【００１３】
また、前記強誘電体膜は、ＰＺＴ、ＰＺＴＮ、ＰＬＺＴ、ＰＬＴ、ＰＴＮ、ＳＢＴ、ＳＢＴＮ、ＢＴＯのいずれかからなるものである。
【００１４】
また、前記酸化シリコン膜は、前記強誘電体膜の表面に形成されているものである。
【００１５】
また、前記強誘電体膜は、前記酸化シリコン膜の表面に形成されているものである。
【発明の効果】
【００１６】
上記の構成によれば、同じ電圧をかけたときの発生圧力が高く、絶縁耐性にも優れた絶縁膜を備えた静電アクチュエータを適用した駆動性能の高い波長可変フィルタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態１に係る液滴吐出ヘッドを示した縦断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面を示した拡大断面図。
【図３】絶縁膜を有する静電アクチュエータの等価回路図。
【図４】強誘電体の厚みと強誘電体の印加電圧の関係を表す図。
【図５】強誘電体の厚みと印加電圧の関係を表す図。
【図６】本発明の実施形態１に係る液滴吐出ヘッドの製造工程を示す断面図。
【図７】図３の製造工程の続きの工程を示した断面図。
【図８】本発明の実施形態２に係る液滴吐出ヘッドを示した断面図。
【図９】本発明の実施形態３に係る液滴吐出ヘッドを示した断面図。
【図１０】本発明の実施形態４に係る静電アクチュエータ部の拡大模式図。
【図１１】実施形態４に係る液滴吐出ヘッドの製造工程の一例を示す工程図。
【図１２】図１１の製造工程の続きを示す工程図。
【図１３】本発明に係る液滴吐出ヘッドを適用した本発明の実施形態５に係る液滴吐出装置の一例を示す斜視図。
【図１４】本発明に係る静電アクチュエータを適用した本発明の実施形態６に係るデバイスの一例を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
実施形態１．
図１は、本発明の実施形態１に係る液滴吐出ヘッドを示した縦断面図である。なお図１では、駆動回路２１の部分を模式的に示している。また図１では、本発明に係る静電アクチュエータを液滴吐出ヘッドに適用した例を示しており、この液滴吐出ヘッドは静電駆動方式でフェイスイジェクトタイプのものである。なお、本発明は、以下の図に示す構造、形状に限定されるものではなく、吐出室とリザーバ部が別々の基板に設けられた４枚の基板を積層した４層構造のものや、基板の端部に設けられたノズル孔から液滴を吐出するエッジ吐出型の液滴吐出ヘッドにも同様に適用することができるものである。
【００１９】
本実施形態１に係る液滴吐出ヘッド１は、主にキャビティ基板２、電極基板３、及びノズル基板４が接合されることにより構成されている。ノズル基板４はシリコンからなり、例えば、円筒状の第１のノズル孔６と、第１のノズル孔６と連通し、第１のノズル孔６よりも径の大きい円筒状の第２のノズル孔７を有するノズル８が形成されている。第１のノズル孔６は、液滴吐出面１０（キャビティ基板２との接合面１１の反対面）に開口するように形成されており、第２のノズル孔７は、キャビティ基板２との接合面１１に開口するように形成されている。
【００２０】
キャビティ基板２は、例えば単結晶シリコンからなり、底壁が振動板１２である吐出室１３となる凹部が複数形成されている。なお複数の吐出室１３は、図１の紙面手前側から紙面奥側にかけて平行に並んで形成されているものとする。またキャビティ基板２には、各吐出室１３にインク等の液滴を供給するためのリザーバ１４となる凹部と、このリザーバ１４と各吐出室１３を連通する細溝状のオリフィス１５となる凹部が形成されている。図１に示す液滴吐出ヘッド１では、リザーバ１４は単一の凹部から形成されており、オリフィス１５は各吐出室１３に対して１つずつ形成されている。なおオリフィス１５は、ノズル基板４の接合面１１に形成するようにしてもよい。
さらに、キャビティ基板２の電極基板３が接合される側の面には、絶縁膜１６が形成されている。この絶縁膜１６は、液滴吐出ヘッド１の駆動時の絶縁破壊やショートを防止するためのものである。なお絶縁膜１６は、強誘電体膜１６ａと酸化シリコン膜１６ｂから構成されている（図２参照）。この絶縁膜１６については後に詳述する。また、キャビティ基板２のノズル基板４が接合される側の面には、耐液滴保護膜１９が形成されている。この耐液滴保護膜１９は、吐出室１３やリザーバ１４の内部の液滴によりキャビティ基板２がエッチングされるのを防止するためのものである。
【００２１】
キャビティ基板２の振動板１２側には、例えばホウ珪酸ガラスからなる電極基板３が接合されている。電極基板３には、ギャップ２０を介して振動板１２と対向する複数の対向電極（個別電極）１７が形成されている。この対向電極１７は、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）をスパッタすることにより形成する。また電極基板３には、リザーバ１４と連通する液体供給孔１８が形成されている。この液体供給孔１８は、リザーバ１４の底壁に設けられた孔と繋がっており、リザーバ１４にインク等の液滴を外部から供給するために設けられている。
なお、キャビティ基板２が単結晶シリコンからなり、電極基板３がホウ珪酸ガラスからなる場合には、キャビティ基板２と電極基板３の接合を陽極接合によって行うことができる。
【００２２】
ここで、図１に示す液滴吐出ヘッド１の動作について説明する。キャビティ基板２と個々の対向電極１７には駆動回路２１が接続されている。駆動回路２１によりキャビティ基板２と電極１７の間にパルス電圧が印加されると、振動板１２が対向電極１７の側に撓み、リザーバ１４の内部に溜まっていたインク等の液滴が吐出室１３に流れ込む。なお本実施形態１では、振動板１２が撓んだときに、対向電極１７と振動板１２（絶縁膜１６）が当接するようになっている。そして、キャビティ基板２と電極１７の間に印加されていた電圧がなくなると、振動板１２が元の位置に戻って吐出室１３の内部の圧力が高くなり、ノズル８からインク等の液滴が吐出される。
以上から分かるように、液滴吐出ヘッド１の場合には、絶縁膜１６を備えた振動板１２と対向電極１７とが、駆動回路２１で駆動される静電アクチュエータを構成している。
【００２３】
図２は、図１のＡ−Ａ断面を示した拡大断面図である。なお図２では、１つの吐出室１３のみを示しているが、実際には吐出室１３等が図２の紙面横方向に複数形成されているものとする。
図２に示すように、本実施形態１に係る液滴吐出ヘッド１の絶縁膜１６は、高誘電率膜として強誘電体膜１６ａと酸化シリコン膜１６ｂの２層構造となっている。高誘電率膜は、酸化シリコン（ＳｉＯ2）よりも比誘電率が高い強誘電材料からなり、例えば圧電材料（ＰＺＴ）やバリウム−チタン酸化物（ＢａＴｉＯ3）等の材料で構成される。強誘電体は酸化シリコン（ＳｉＯ2）や高誘電体と呼ばれる窒化シリコン（Ｓｉ3Ｎ4）、ハフニウム−アルミニウム酸化物（ＨｆＡｌＯx）、ダイヤモンド、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）等よりもはるかに高い比誘電率を有しており、本実施形態１では高誘電率膜として強誘電材料により形成される強誘電体膜１６ａと、絶縁耐圧や接合強度の高い酸化シリコン膜１６ｂとを組み合わせた積層構造の絶縁膜１６の構成とするものである。
【００２４】
誘電体は、大別すると、常誘電体と強誘電体に分類できる。ここに、「常誘電体」とは、外部電場などの外力が働くことによって分極する誘電体をいい、「強誘電体」とは、外部電場がなくても自発的に分極する誘電体をいう。また、前記Ｈｉｇｈ−ｋ材と呼ばれる「高誘電体」は、強誘電体ではないもので、酸化シリコン（ＳｉＯ2）よりも高い比誘電率を有するものである。
強誘電体としては、例えば、ＰＺＴ：Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3、ＰＺＴＮ：Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｎｂ2Ｏ8、ＰＬＺＴ：（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3、ＰＬＴ：ＰｂＬａＴｉＯX、ＰＴＮ：ＰｂＴｉＮｂＯX、ＳＢＴ：ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9、ＳＢＴＮ：ＳｒＢｉ2（Ｔａ，Ｎｂ）2Ｏ9、ＢＴＯ：Ｂｉ4Ｔｉ3Ｏ12などを挙げることができる。これらの強誘電体は、比誘電率が酸化シリコンの約３．９や、高誘電体の５〜５０であるのに対し、１０００程度ときわめて高い比誘電率を有する。
【００２５】
表１に、絶縁膜の種類による比誘電率とＴＺＤＢ（瞬時絶縁破壊強度）を示す。
【００２６】
【表１】
2010284076.tif 000003
【００２７】
図２に示す液滴吐出ヘッド１では、強誘電体膜１６ａが対向電極１７と対向する部分（振動板１２）のみに形成されており、酸化シリコン膜１６ｂは強誘電体膜１６ａの上、及びそれ以外のキャビティ基板２の表面（電極基板３との接合面）全体に形成されている。これにより、酸化シリコン膜１６ｂが強誘電体膜１６ａよりも対向電極１７側に形成され、キャビティ基板２と電極基板３が接合される部分には酸化シリコン膜１６ｂのみが形成されることとなる。
なお後に示すように、本実施形態１ではキャビティ基板２と電極基板３は陽極接合により接合するが、酸化シリコンは陽極接合に適した物質である。また接合部分の酸化シリコン膜１６ｂは薄いのが望ましい。本実施形態１の液滴吐出ヘッド１では、キャビティ基板２と電極基板３の接合部分が酸化シリコン膜１６ｂのみで形成されているため、十分な接合強度の陽極接合が可能となる。また酸化シリコン膜１６ｂは、静電アクチュエータにおける絶縁耐圧を十分に確保するとともに、対向電極１７からキャビティ基板２に電流がリークするのを防止する機能も有する。
【００２８】
ここで、図２に示す強誘電体膜１６ａと酸化シリコン膜１６ｂからなる絶縁膜１６について説明する。
駆動時における振動板１２を吸引する静電圧力（発生圧力）Ｐは、静電エネルギーをＥ、振動板１２から対向電極１７までの距離（駆動時を含む）をｘ、振動板１２の面積をＳ、印加電圧をＶ、絶縁膜１６の厚さをｔ、真空中の誘電率をε0、絶縁膜１６の比誘電率をεrとすると、以下の式で表される。
【数１】
2010284076.tif 000004
また、振動板１２の駆動時における平均圧力Ｐeは、振動板１２が駆動していない時の振動板１２から対向電極１７までの距離（ギャップ２０の高さ）をｄとして、以下の式で表される。
【数２】
2010284076.tif 000005
なお、強誘電体膜１６ａと酸化シリコン膜１６ｂの２層からなる絶縁膜１６の駆動時における平均圧力Ｐeは、強誘電体膜１６ａの厚さをｔ1、酸化シリコン膜１６ｂの厚さをｔ2、強誘電体膜１６ａの比誘電率をε1、酸化シリコン膜１６ｂの比誘電率をε2として、以下の式で表される。
【数３】
2010284076.tif 000006
【００２９】
上記の式（２）から、絶縁膜１６の全体としての比誘電率が大きいほど、平均圧力Ｐeが高くなることが分かる。このため、表１に示すように、絶縁膜として比誘電率がきわめて高い強誘電体を適用すれば、静電アクチュエータにおける発生圧力をより高くすることができる。
また液滴吐出ヘッド１に強誘電体を適用した場合には、振動板１２の面積を小さくしても液滴の吐出に必要なパワーを得ることが可能となる。このため、液滴吐出ヘッド１において振動板１２の幅を小さくして、吐出室１３のピッチ、即ちノズル８のピッチを小さくすることによりノズル８の解像度を上げて、より高精細な印刷を高速で行うことのできる液滴吐出ヘッド１を得ることができる。さらに振動板１２の長さを短くすることにより、液滴の流路における応答性を向上して駆動周波数を上げることができ、より高速な印刷を行うことが可能となる。
また例えば、絶縁膜１６の比誘電率を全体として２倍にすれば、絶縁膜１６の厚さを２倍にしてもほぼ同じ発生圧力が得られるため、静電アクチュエータにおけるＴＤＤＢ（Ｔｉｍｅ  Ｄｅｐｅｎｄ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ、長時間の絶縁破壊強度）、ＴＺＤＢ（Ｔｉｍｅ  Ｚｅｒｏ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ、瞬間における絶縁破壊強度）等の耐絶縁破壊強度をほぼ２倍にできることが分かる。
【００３０】
図３は、絶縁膜を積層した場合の静電アクチュエータの等価回路を表すものである。本実施形態１のように強誘電体膜１６ａと酸化シリコン膜１６ｂを積層した場合、２つのコンデンサを直列に接続した回路と考えることができる。各々の静電容量をＣ１、Ｃ２、電圧をＶとするとき、各々のコンデンサに印加される電圧Ｖ１、Ｖ２は
Ｖ１＝Ｖ×Ｃ２（Ｃ１＋Ｃ２）
Ｖ２＝Ｖ×Ｃ１（Ｃ１＋Ｃ２）
と表せる。したがって、各コンデンサにかかる印加電圧が絶縁膜の耐圧を超えないように絶縁膜の膜厚を定める。
【００３１】
絶縁膜の膜厚を変えた場合の印加電圧と等価酸化膜厚み（ＥＯＴ）について計算したグラフを図４、図５に示す。図４は強誘電体の厚みと印加電圧の関係を表し、図５はＳｉＯ2の厚みと印加電圧の関係を表したもので、強誘電体の比誘電率を１０００、耐圧を０．１ＭＶ／ｃｍ、ＳｉＯ2の厚みを２５ｎｍ、印加電圧を２５Ｖとして計算したものである。
ここで、ＥＯＴは等価酸化膜厚みで、小さいほど静電アクチュエータの性能が上がるものである。また、強誘電体の厚みが３００ｎｍ以上であれば、図４、図５のどちらでも印加電圧は耐圧よりも低いため、静電アクチュエータの駆動は可能であると考えられる。
本実施形態１では、強誘電体膜１６ａの厚みを３３０ｎｍとし、酸化シリコン膜１６ｂの厚みを３０ｎｍとしている。また、ギャップ２０の距離は１００ｎｍとしている。
【００３２】
本実施形態１では、前述のように静電アクチュエータの絶縁膜として、比誘電率がきわめて高い強誘電体膜１６ａと、酸化シリコン膜１６ｂとを振動板１２の対向電極１７側の表面上に積層したものであるため、酸化シリコンのみからなる絶縁膜に比べて同じ電圧をかけたときの発生圧力を高くすることができる。
また、酸化シリコン膜１６ｂを用いているので、絶縁耐圧を向上させることができるとともに、十分な接合強度を確保することができる。また接合部分からの電流のリークを防止することができる。
【００３３】
図６及び図７は、本発明の実施形態１に係る液滴吐出ヘッドの製造工程を示す断面図である。図６及び図７では、図１及び図２に示す液滴吐出ヘッド１を製造する工程を示し、図１における液滴吐出ヘッド１のＡ−Ａ断面について示している。なおキャビティ基板２及び電極基板３の製造方法は、図６及び図７に示されるものに限定されるものではない。  まず、例えば厚さが５２５μｍのシリコン基板２ａの両面を鏡面研磨した後に、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）スパッタやプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＡＤ法（Ａｅｒｏｓｏｌ  Ｄｅｐｏｓｉｔｏｎ法）等によって、例えばＰＺＴからなる第１の絶縁膜１６ｃを例えば厚さ３３０ｎｍで形成する（図６（ａ））。ここでＡＤ法を用いた場合には、比較的低温または常温で低応力の絶縁膜を形成することができ、ＥＣＲスパッタを用いた場合には、緻密な絶縁膜を形成することができる。
なおＰＺＴの代わりに、上に示した他の強誘電体を成膜してもよい。また第１の絶縁膜１６ｃを形成する前に、アンモニア水溶液等で成膜表面を洗浄するのが望ましい。さらに第１の絶縁膜１６ｃを形成する前に、シリコン基板２ａの成膜表面側にボロンを拡散して、ボロンドープ層を形成するようにしてもよい。このボロンドープ層は、後の図７（ｈ）の工程におけるウェットエッチングの際に、エッチングストップ層として機能する。
【００３４】
次に、第１の絶縁膜１６ｃの表面にフォトリソグラフィー（露光、現像等）によってレジスト３０をパターニングする（図６（ｂ））。なお図６（ｂ）においては、第１の絶縁膜１６ｃ（後の強誘電体膜１６ａ）の対向電極１７に対向する部分のみが残るようにパターニングを行うものとする（図２参照）。
そして、例えば緩衝フッ酸水溶液で第１の絶縁膜１６ｃをウェットエッチングすることにより区画形成して強誘電体膜１６ａを形成する（図６（ｃ））。なお緩衝フッ酸水溶液によるウェットエッチングの代わりに、ＣＨＦ3を用いたＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）によって強誘電体膜１６ａを形成してもよい。
それから、レジスト３０を例えば酸素プラズマにより除去して、純水洗浄等を行う（図３（ｄ））。
その後、シリコン基板２ａの第１の絶縁膜１６ｃの形成されている面の全面に、例えばＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａ  Ｅｔｈｙｌ  Ｏｒｔｈｏ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ）プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって厚さ３０ｎｍの酸化シリコン膜１６ｂを形成する（図６（ｅ））。
【００３５】
それから図６（ｅ）に示すシリコン基板２ａと、対向電極１７等の形成された電極基板３を例えば３６０℃に加熱し、シリコン基板２ａに陽極、電極基板３に陰極を接続して８００Ｖ程度の電圧を印加して陽極接合を行う（図７（ｆ））。なお図７（ｆ）に示す電極基板３は、例えば金・クロムのエッチングマスクを使用してホウ珪酸ガラスからなる基板をフッ酸水溶液等でエッチングして凹部を形成した後に、凹部内にスパッタ等によりＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）からなる対向電極１７を形成することで作製することができる。
シリコン基板２ａと電極基板３を陽極接合した後に、例えば機械研削によってシリコン基板２ａの全体を例えば厚さ１４０μｍになるまで薄板化する（図７（ｇ））。ここで機械研削を行った後に、加工変質層を除去するため水酸化カリウム水溶液等でライトエッチングを行うのが望ましい。なお機械研削の代わりに、水酸化カリウム水溶液によるウェットエッチングによってシリコン基板２ａの薄板化を行ってもよい。
【００３６】
それから、シリコン基板２ａの上面（電極基板３が接合されている面の反対面）の全面にＴＥＯＳプラズマＣＶＤによって例えば厚さ１．５μｍの酸化シリコン膜を形成する。  そしてこの酸化シリコン膜に、吐出室１３となる凹部、リザーバ１４となる凹部及びオリフィス１５となる凹部を形成するためのレジストをパターニングし、この部分の酸化シリコン膜をエッチング除去する。
その後、シリコン基板２ａを水酸化カリウム水溶液等で異方性ウェットエッチングすることにより、吐出室１３となる凹部１３ａ、リザーバ１４となる凹部（図示せず）及びオリフィス１５となる凹部（図示せず）を形成した後、酸化シリコン膜を除去する（図７（ｈ））。なお図７（ｈ）のウェットエッチングの工程では、例えば初めに３５重量％の水酸化カリウム水溶液を使用し、その後３重量％の水酸化カリウム水溶液を使用することができる。これにより、振動板１２の面荒れを抑制することができる。
なお図７（ｈ）の工程の後に、シリコン基板２ａの吐出室１３となる凹部１３ａ等の形成された面に、例えばＣＶＤによって酸化シリコン等からなる耐液滴保護膜１９を例えば厚さ０．１μｍで形成するが、図７においてはそれを省略している。
【００３７】
次に、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）放電等によってノズル８が形成されたノズル基板４を、接着剤等によりシリコン基板２ａ（キャビティ基板２）に接合する（図７（ｉ））。
最後に、例えばキャビティ基板２、電極基板３、及びノズル基板４が接合された接合基板をダイシング（切断）により分離して、液滴吐出ヘッド１が完成する。
【００３８】
本実施形態１では、絶縁膜１６に、酸化シリコンよりも比誘電率が高い強誘電材料からなる強誘電体膜１６ａを設けることにより、酸化シリコンのみの絶縁膜に比べて同じ電圧をかけたときの発生圧力を高くすることができる。
また絶縁膜１６に、比誘電率の高い強誘電体膜１６ａと絶縁耐圧の高い酸化シリコン膜１６ｂを形成することにより、同じ電圧をかけたときの発生圧力を高め、且つ絶縁耐圧を向上させることが可能となる。
さらにシリコンからなるキャビティ基板２とホウ珪酸ガラスからなる電極ガラス基板３を陽極接合する際に接合する部分を酸化シリコンのみで形成しているため、十分な接合強度を得ることができる。また接合部分から電流がリークするのを防止することもできる。
【００３９】
実施形態２．
図８は、本発明の実施形態２に係る液滴吐出ヘッドを示した断面図である。なお図８では、図２と同様に図１のＡ−Ａ断面に対応する部分を示している。また本実施形態２に係る液滴吐出ヘッド１は、強誘電体膜１６ａが酸化シリコン膜１６ｂよりも対向電極１７側に形成されている点を除いて実施形態１の液滴吐出ヘッド１と同様であり、同じ構成要素には同じ符号を付して説明する。
本実施形態２に係る液滴吐出ヘッド１では、強誘電体膜１６ａが酸化シリコン膜１６ｂよりも対向電極１７側に形成されており、強誘電体膜１６ａは対向電極１７に対向する位置に区画形成されている。また酸化シリコン膜１６ｂは、キャビティ基板２の電極基板３と接合される側の面の全体に形成されている。
【００４０】
なお、本実施形態２に係る液滴吐出ヘッド１を製造するには、例えば実施形態１の図６（ａ）の工程において第１の絶縁膜１６ｃの代わりに、熱酸化又はプラズマＣＶＤによって酸化シリコン膜１６ｂをシリコン基板２ａの片面全体に形成する。その後、酸化シリコン膜１６ｂの表面全体に強誘電体膜を全面成膜して、フォトリソグラフィーによってレジストをパターニングし、ＣＨＦ3を用いたＲＩＥドライエッチングにより振動板１２部分以外をエッチング除去して、強誘電体膜１６ａを形成する。これにより図８に示すような酸化シリコン膜１６ｂ及び強誘電体膜１６ａを形成することができる。
【００４１】
本実施形態２では、強誘電体膜１６ａが酸化シリコン膜１６ｂよりも対向電極１７側に形成されているため、酸化シリコン膜１６ｂがパッシベーション層（化学的不活性層）や応力緩和層として機能し、強誘電体膜１６ａとして広範囲の材料が使用可能となる。
その他の効果については、実施形態１に係る液滴吐出ヘッド１と同様である。
【００４２】
実施形態３．
図９は、本発明の実施形態３に係る液滴吐出ヘッド１の断面図である。なお図８では、図２と同様に図１のＡ−Ａ断面に対応する部分を示している。また本実施形態３に係る液滴吐出ヘッド１は、対向電極１７上に絶縁膜として酸化シリコン膜を形成した点を除いて構成は実施形態１の液滴吐出ヘッド１と同様であり、同じ構成要素には同じ符号を付して説明する。
本実施形態３に係る液滴吐出ヘッド１では、ＴＥＯＳプラズマＣＶＤにより対向電極１７上に絶縁膜として酸化シリコン膜１６ｄを形成し、振動板１２側の絶縁膜の構成は実施形態１と同じにしたものであるため、絶縁耐圧をより向上させることができる。
その他の効果については、実施形態１および実施形態２に係る液滴吐出ヘッド１と同様である。
なお、本実施形態３に係る液滴吐出ヘッド１を製造するには、例えば実施形態１の図７（ｆ）の工程の前、すなわち電極基板３上にシリコン基板２ａを接合する前に、その電極基板３の対向電極１７上にＴＥＯＳプラズマＣＶＤにより酸化シリコン膜１６ｄを成膜し、その後フォトリソグラフィーによりレジストをパターニングして、対向電極１７の表面上以外の部分の酸化シリコン膜をＣＨＦ3を用いたＲＩＥドライエッチングにより除去する。
【００４３】
また、本実施形態３では、実施形態１と組み合わせた液滴吐出ヘッド１の構成を示したが、実施形態２と組み合わせても同様の効果が得られる。さらに、対向電極１７上に形成される上記酸化シリコン膜１６ｄに代えて、Ａｌ2Ｏ3等の高誘電率膜とすることも可能である。
【００４４】
実施形態４．
次に、さらに別の態様の絶縁膜１６について説明する。図１０は図１の液滴吐出ヘッド１の静電アクチュエータ部、すなわち振動板１２、絶縁膜１６、対向電極１７及び駆動回路２１の部分を拡大して示す模式図である。図１０から分かるように、絶縁膜１６は、シリコン（Ｓｉ）からなる振動板１２の表面から順に、絶縁膜１６への不純物の拡散、特にボロン拡散を抑制できる窒化シリコン（ＳｉＮ）等からなるキャップ層１６Ａ、酸化シリコンより比誘電率が高いＰＺＴ等からなる強誘電体膜１６Ｂ、絶縁膜１６の表面電荷密度を抑制する酸化シリコン（ＳｉＯ2）等からなる表面層１６Ｃが積層されて構成されている。キャップ層１６Ａと強誘電体膜１６Ｂとを積層したことで、振動板１２と対向電極１７との間に長期的に絶縁耐圧を確保でき、かつアクチュエータ駆動電圧が低電圧化されるため、小型でしかも駆動耐久性に優れた静電アクチュエータが実現できる。さらに、表面層１６Ｃにより、振動板１２の表面を構成している絶縁膜１６表面での残留電化影響が低減され、安定した駆動が可能な静電アクチュエータが実現できる。
【００４５】
キャップ層１６Ａは、酸化シリコン（ＳｉＯ2）又は窒化シリコン（ＳｉＮ）から構成するのが好ましい。なお、ボロンに対するバリア性の観点からは、窒化シリコンが優れている。
また、強誘電体膜１６Ｂは、従来絶縁膜として採用されていた酸化シリコンの比誘電率（４．４）より高い比誘電率を有するもので形成する。それらには、前述のＰＺＴ、ＰＺＴＮ、ＰＬＺＴ、ＰＬＴ、ＰＴＮ、ＳＢＴ、ＳＢＴＮ、ＢＴＯ等が挙げられる。また、この強誘電体膜の代わりに、前述の一般的にＨｉｇｈ−ｋ材と呼ばれる高誘電率膜を使用してもよい。強誘電体膜あるいは高誘電率膜を使用することにより、絶縁膜全体の酸化膜換算厚みを薄くして絶縁耐圧を確保するとともに静電圧力を高める作用を果たす。
また、表面層１６Ｃは、酸化シリコン又は窒化シリコンを成膜して形成できる。なお、表面層１６Ｃの表面の水酸基密度を抑制して、表面層１６Ｃと対向電極１７の吸着を防止する。更に、表面層１６Ｃの表面の水酸基を不活性として、水分子の吸着を更に防止して、表面電荷密度を抑制するために、電極基板３とキャビティ基板２を陽極接合した後に、ギャップ２０内部の表面にシラン系又はフッ素系のコーティング剤をコーティングしても良い。これらコーティングは、単分子層とすることが好ましい。
【００４６】
この絶縁膜１６は、振動板１２と対向電極１７が吸着したときの放電によるアクチュエータの破壊を防止し、残留電荷による発生圧力の変動を抑制する作用を果たす。
【００４７】
図１１及び図１２は、本発明の実施形態４に係る液滴吐出ヘッドの製造工程の一例を示す工程図である。なお、キャビティ基板２及び電極基板３の製造方法は、図１１及び図１２に示されたものに限定されるものではない。
【００４８】
（ａ）まず、例えば厚さが５２５μｍのシリコン基板２ａの両面を鏡面研磨した後、基板２ａ表面にキャップ層１６Ａを形成する。キャップ層１６Ａの形成は、ＴＥＳＯプラズマＣＶＤ等による酸化シリコンの成膜か、あるいはプラズマＣＶＤ（Chemical  Vapor  Deposition）やＥＣＲ（Electron  Cyclotron  Resonance）スパッタによる窒化シリコンの成膜により行う。
なお、キャップ層１６Ａを形成する前に、シリコン基板２ａの成膜表面側にボロンを拡散して、振動板１２となるボロンドープ層を形成するようにしてもよい。このボロンドープ層は、後の工程（図１２（ｈ））におけるウェットエッチングの際に、エッチングストップ層としても機能する。
キャップ層１６Ａとして酸化シリコン膜を用いる場合、それは比較的低応力で容易に成膜できる。一方、キャップ層１６Ａとして窒化シリコン膜を用いる場合は、４００℃〜１０００℃程度でアニールを行う等して低応力化し、ボロンに対してバリア性に優れたキャップ層１６Ａが形成できる。
（ｂ）続いて、キャップ層１６Ａの表面に強誘電体膜１６Ｂを形成する。強誘電体膜１６Ｂの形成は、前述した圧電材料（ＰＺＴ）やバリウム−チタン酸化物（ＢａＴｉＯ3）を、ＥＣＲスパッタ又はＡＤ法により成膜して行う。
（ｃ）さらに、強誘電体膜１６Ｂの表面に表面層１６Ｃを形成するが、これは必ずしも必須の工程ではない。表面層１６Ｃの形成は、ＴＥＯＳプラズマＣＶＤにより緻密な酸化シリコンを成膜し、その酸化シリコンに表面処理を行って表面を不活性にすることにより、残留電荷の蓄積が抑制できる表面層１６Ｃとすることができる。また、プラズマＣＶＤやＥＣＲスパッタにより窒化シリコンを成膜して表面層１６Ｃとすることもできる。窒化シリコンは膜表面の水酸基密度が低いため、残留電荷が蓄積しにくい。
【００４９】
上記に形成した絶縁膜１６の各層の厚さの組み合わせとして、例えば、キャップ層１６Ａを約１００ｎｍ、強誘電体膜１６Ｂを約８００ｎｍ、表面層１６Ｃを約１０ｎｍとすることができる。しかしながら、これらの値は絶縁膜１６に求められる絶縁耐圧と静電圧力（発生圧力）の向上を考慮して、適宜決定するものとする。
【００５０】
（ｄ）以上のようにして絶縁膜１６が形成されたキャビティ基板２と、キャビティ基板２に形成される振動板１２に対応する対向電極１７が形成された電極基板３とを接合する。ここでは、電極基板３を例えば３６０℃に加熱し、シリコン基板２ａに陽極、電極基板３に陰極をそれぞれ接続して８００Ｖ程度の電圧を印加して陽極接合を行う。
なお、電極基板３は、例えば金・クロムのエッチングマスクを使用してホウ珪酸ガラスからなる基板をフッ酸水溶液等でエッチングして凹部を形成した後に、凹部内にスパッタ等によりＩＴＯからなる対向電極１７を形成することで作製することができる。
【００５１】
（ｅ）続いて、電極基板３に接合されたシリコン基板２ａの全体を、例えば機械研削によって、厚さ１４０μｍ程度になるまで薄板化する。なお、機械研削を行った後には、加工変質層を除去するため水酸化カリウム水溶液等でライトエッチングを行うのが望ましい。なお機械研削の代わりに、水酸化カリウム水溶液によるウェットエッチングによってシリコン基板２ａの薄板化を行ってもよい。
【００５２】
（ｆ）それから、シリコン基板２ａの上面（電極基板３が接合されている面の反対面）の全面にＴＥＯＳプラズマＣＶＤによって例えば厚さ１．５μｍの酸化シリコン膜２２を形成する。
（ｇ）そして、この酸化シリコン膜２２に、吐出室１３となる凹部、リザーバ１４となる凹部及びオリフィス１５となる凹部を形成するためのレジストをパターニングし、この部分の酸化シリコン膜をエッチングして除去する。
（ｈ）その後、シリコン基板２ａを水酸化カリウム水溶液等で異方性ウェットエッチングすることにより、吐出室１３となる凹部１３ａ、リザーバ１４となる凹部（図示せず）及びオリフィス１５となる凹部（図示せず）を形成した後、酸化シリコン膜を除去する。このウェットエッチングの工程では、例えば初めに３５重量％の水酸化カリウム水溶液を使用し、その後３重量％の水酸化カリウム水溶液を使用する２段階のエッチングを実施するのが好ましい。これにより、振動板１２の面荒れを抑制することができるからである。
また、この後、シリコン基板２ａの吐出室１３となる凹部１３ａ等の形成された面に、例えばＣＶＤによって酸化シリコン等からなる耐液滴保護膜（図１の符号１９）を例えば厚さ０．１μｍで形成するが、ここでは図示を省略する。
【００５３】
（ｉ）次に、ＩＣＰ（Inductively  Coupled  Plasma）放電等によってノズル８が形成されたノズル基板４を、接着剤等によりシリコン基板２ａ（キャビティ基板２）の開口面側に接合する。
最後に、例えばキャビティ基板２、電極基板３、及びノズル基板４が接合された接合基板をダイシング（切断）により分離して、液滴吐出ヘッド１が完成する。
【００５４】
上記の方法は、振動板１２が形成されるシリコン基板２ａの表面に絶縁膜１６を形成する絶縁膜形成工程と、絶縁膜１６が形成されたシリコン基板２ａと、振動板１２に対応する対向電極１７が形成された電極基板３とを、振動板１２の形成領域と対向電極１７を対向させて接合する基板接合工程と、電極基板３と接合されたシリコン基板２ａをエッチングして振動板１２を含む吐出室１３やリザーバ１４等を形成するキャビティ基板２の形成工程と、キャビティ基板２の開口面にノズル基板４を接合する工程とが順次実行されるものである。この方法では、電極基板３と接合されたシリコン基板２ａをエッチングして振動板１２を含む吐出室１３やリザーバ１４等を形成しているため、割れ易いシリコン基板２ａの取り扱いが比較的容易にできるという利点がある。また、強誘電体をレジストパターニングして区画形成する必要がなく、より容易に製造が可能となるという利点もある。  なお、振動板１２が形成されるシリコン基板２ａの表面に絶縁膜１６を形成する絶縁膜形成工程と、絶縁膜１６が形成されたシリコン基板２ａをエッチングして振動板１２を含む吐出室１３やリザーバ１４等を形成するキャビティ基板２の形成工程と、吐出室１３等が形成されたキャビティ基板２と、振動板１２に対応する対向電極１７が形成された電極基板３とを、振動板１２と対向電極１７を対向させて接合する基板接合工程と、キャビティ基板２の開口面にノズル基板４を接合する工程とを、順次実行して液滴吐出ヘッド１を製造しても良い。
【００５５】
これらの方法により、振動板１２と対向電極１７との間に長期的に絶縁耐圧が確保され、かつアクチュエータ駆動電圧の低電圧化が実現された、小型でしかも駆動耐久性に優れた静電アクチュエータが製造できる。また、振動板１２の表面を構成している絶縁膜１６表面での残留電化影響の低減が可能となり、安定した駆動を可能とする静電アクチュエータが製造できる。
【００５６】
実施形態５．
図１３は、これまでに説明した実施形態に係る液滴吐出ヘッドを、液滴吐出部に適用した液滴吐出装置の一例を示した斜視図である。図１３に示した液滴吐出装置１００は、液滴としてインクを吐出するインクジェットプリンタである。
このインクジェットプリンタは、そこに適用されている液滴吐出ヘッド１の作用により、振動板１２に発生する圧力が高く、液滴吐出装置１００はドット抜け等がなく吐出性能が高いものである。また耐久性や、吐出安定性にも優れたものである。さらに、小型でしかも駆動耐久性に優れたものとなる。また、静電アクチュエータ部分の残留電荷影響が低減されるため、安定した駆動による高精度の印字が可能となる。
なお本実施形態に示す液滴吐出ヘッド１は、図１３に示すインクジェットプリンタの他に、液滴を種々変更することで、液晶ディスプレイのカラーフィルタの製造、有機ＥＬ表示装置の発光部分の形成、生体液体の吐出等にも適用することができる。
【００５７】
また、各実施形態では、本発明に係る静電アクチュエータを適用した例として液滴吐出ヘッドを示しているが、本発明の実施形態に示す静電アクチュエータは、その他のデバイスにも適用することができる。具体的には、波長可変フィルタ、ミラーデバイス、マイクロポンプ等のＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems)デバイスに適用が可能であり、これらはプロジェクターやレーザープリンタのスキャナー等に応用することができる。
【００５８】
実施形態６．
本発明に係る静電アクチュエータは、既に説明したように、液滴吐出ヘッドへの適用に限られるものではなく、様々なデバイスに適用することができる。ここではその一例を挙げておく。
図１４は、本発明に係る静電アクチュエータを適用した本発明の実施形態６に係るデバイスの一例を示す斜視図である。図１４に示す静電アクチュエータ適用デバイスは波長可変フィルタ２００である。この波長可変フィルタ２００は、可動反射面２２３を有し、可動反射面２２３と垂直な方向に変位することで所定の波長の光を透過させ所定の波長以外の光を反射させる可動体２２１ａ、可動体２２１ａを変位可能にした上で支持する連結部２２１ｂ及び支持部２２１ｃ並びにスペーサ２２１ｅが一体形成された可動部２２０と、可動体２２１ａと静電ギャップＥＧを有して設けられ、可動体２２１ａの位置を変位させる駆動電極２１２及び可動反射面２２３と光学ギャップＯＧを有して設けられ、可動反射面２２３で反射された光をさらに反射する固定反射面２１８を有し、可動反射面２２３と固定反射面２１８とが対向するように、スペーサ２２１ｅを形成した側と反対側で可動部２２０と接合された駆動電極部２１０と、可動部２２０のスペーサ２２１ｅ部分と接合されたパッケージ部２３０とを備えている。ここでの可動体２２１ａは、図１の振動板１２に、駆動電極２１２は図１の対向電極１７にそれぞれ対応しており、それらが静電アクチュエータを構成している。従って、可動体２２１ａの駆動電極２１２側表面に、各実施形態の絶縁膜１６に相当する絶縁膜を形成することで、その静電アクチュエータの絶縁耐圧及び静電圧力の改善が図れる。これにより、波長可変フィルタ２００を小型でしかも駆動耐久性に優れたものとすることができる。また、静電アクチュエータの残留電荷影響が低減されて、安定した駆動による高精度の光フィルタリングが可能となる。
【００５９】
このように、本発明に係る静電アクチュエータは各種のデバイス、特にマイクロマシンのアクチュエータとしての利用が可能である。それらの例を挙げれば、マイクロポンプのポンプ部、光スイッチのスイッチ駆動部、超小型のミラーを多数配置しそれらのミラーを傾けて光の方向を制御するミラーデバイスのミラー駆動部に、更にレーザプリンタのレーザ操作ミラーの駆動部等に本発明に係る静電アクチュエータを適用することができる。
【００６０】
なお、本発明に係る静電アクチュエータ、液滴吐出ヘッド及びその製造方法、液滴吐出装置並びにデバイスは、本発明の実施形態に限定されるものではなく、本発明の思想の範囲内において変更することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１  液滴吐出ヘッド、２  キャビティ基板、３  電極基板、４  ノズル基板、６  第１のノズル孔、７  第２のノズル孔、８  ノズル、１０  液滴吐出面、１１  接合面、１２  振動板、１３  吐出室、１４  リザーバ、１５  オリフィス、１６  絶縁膜、１６ａ  強誘電体膜、１６ｂ  酸化シリコン膜、１６ｄ  酸化シリコン膜、１６Ａ  キャップ層、１６Ｂ  強誘電体膜、１６Ｃ  表面層、１７  対向電極、１８  液体供給孔、１９  耐液滴保護膜、２０  ギャップ、２１  駆動回路、１００  液滴吐出装置、２００  波長可変フィルタ、２１２  駆動電極、２１８  固定反射面、２２１ａ  可動体、２２１ｂ  連結部、２２１ｃ  支持部、２２３  可動反射面。
【図１】
2010284076.tif 000007
【図２】
2010284076.tif 000008
【図３】
2010284076.tif 000009
【図４】
2010284076.tif 000010
【図５】
2010284076.tif 000011
【図６】
2010284076.tif 000012
【図７】
2010284076.tif 000013
【図８】
2010284076.tif 000014
【図９】
2010284076.tif 000015
【図１０】
2010284076.tif 000016
【図１１】
2010284076.tif 000017
【図１２】
2010284076.tif 000018
【図１３】
2010284076.tif 000019
【図１４】
2010284076.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成22年9月16日(2010.9.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電アクチュエータ、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置およびデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置は、高速印字が可能、記録時の騒音が極めて小さい、インクの自由度が高い、安価な普通紙を使用できる等の多くの利点を有する。近年、インクジェット記録装置の中でも、記録が必要なときにのみインク液滴を吐出する、いわゆるインク・オン・デマンド方式のインクジェット記録装置が主流となっている。このインク・オン・デマンド方式のインクジェット記録装置は、記録に不要なインク液滴の回収を必要としない等の利点がある。
【０００３】
このインク・オン・デマンド方式のインクジェット記録装置には、インク液滴を吐出させる方法として、駆動手段に静電気力を利用した、いわゆる静電駆動方式のインクジェット記録装置がある。また、駆動手段に圧電素子（ピエゾ素子）を利用した、いわゆる圧電駆動方式のインクジェット記録装置や、発熱素子等を利用した、いわゆるバブルジェット（登録商標）方式のインクジェット記録装置等がある。
【０００４】
上記の静電駆動方式のインクジェット記録装置では、振動板とそれに対向する個別電極を帯電させることにより振動板を個別電極側に吸引して撓ませる。このように小型の装置において２つの物を帯電させることにより、駆動を行う機構を一般的に静電アクチュエータと呼んでいる。インクジェット記録装置等の静電アクチュエータを適用した装置では、一般的に帯電した２つの物（振動板と個別電極）の間に、絶縁破壊やショートを防止するための絶縁膜が形成されている。
【０００５】
従来の静電アクチュエータ及びその製造方法では、振動板を駆動するための個別電極を階段状に形成し、絶縁破壊やショートを防止するための絶縁膜を個別電極上に形成していた。また絶縁膜の材料として、酸化シリコンや窒化シリコンを用いていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また従来の半導体装置の製造方法では、電界効果型トランジスタのゲート絶縁膜の材料として、酸化シリコンや窒化シリコンの他に酸窒化シリコンを用い、これをプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）で形成するようにしていた（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−３１８１５５号公報（第２頁、図２）
【特許文献２】特開２００４−１５３０３７号公報（第２頁）
【特許文献３】特開２００３−１４２５７９号公報（第２頁）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の静電アクチュエータ及びその製造方法では（例えば、特許文献１参照）、絶縁膜の材料として酸化シリコンや窒化シリコンを用いているが、例えば絶縁膜の材料として酸化シリコンを用いた場合、同じ電圧をかけたときの発生圧力や絶縁耐性の値は製造方法によってバラツキはあるもののほぼ一定となり、これ以上の発生圧力の向上及び絶縁耐性の向上は望めなかった。
【０００９】
また、従来の半導体装置の製造方法では（例えば、特許文献２、特許文献３参照）、ゲート酸化膜の材料として酸窒化シリコンを用いているが、これをそのまま静電アクチュエータの絶縁膜に適用すると、発生圧力を上げることと、絶縁耐性を上げることを両立させるのが困難であるという問題点があった。
【００１０】
従って本発明は、同じ電圧をかけたときの発生圧力が高く、絶縁耐性にも優れた絶縁膜を備えた静電アクチュエータ、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置およびデバイスを提供することを目的とする。
【００１１】
さらに、振動板形成時にその厚み精度確保を目的として振動板にボロン等の不純物をドープした場合、絶縁膜中へのボロン等の不純物の拡散により、絶縁膜の耐圧が低下し絶縁膜が破壊して駆動耐久性が失われるというおそれがあった。また、絶縁膜表面での残留電荷影響により静電吸引圧力が安定せず、アクチュエータの安定駆動が確保できないというおそれがあった。加えて、絶縁膜を単純に厚くすると、静電吸引力が低下するのでアクチュエータが大型化し易いという課題や、振動板が形成された基板を対向電極が形成された基板に陽極接合する際に、接合強度の低下や接合不良が起こるという課題もあった。
本発明は上記課題にも対応するものであり、振動板と対向電極との間で長期的に絶縁耐圧を確保し、かつアクチュエータ駆動電圧の低電圧化を実現して、小型でしかも駆動耐久性に優れた静電アクチュエータを提案するものである。また、振動板と対向電極との間の残留電化影響の低減を実現して、安定した駆動が可能な静電アクチュエータを提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の請求項１に記載の静電アクチュエータは、
振動板と、
該振動板にギャップを隔てて対向する対向電極と、
前記振動板における前記対向電極と対向する面に、積層された状態にある複数膜が設けられており、
前記複数膜は、酸化シリコン膜と、前記酸化シリコン膜よりも比誘電率が高い強誘電材料を含む強誘電体膜とを含むものである。
【００１３】
本発明の請求項２に記載の静電アクチュエータは、前記強誘電体膜は、ＰＺＴ、ＰＺＴＮ、ＰＬＺＴ、ＰＬＴ、ＰＴＮ、ＳＢＴ、ＳＢＴＮ、ＢＴＯのいずれかを含むものである。
【００１４】
本発明の請求項３に記載の静電アクチュエータは、請求項１又は２において、前記酸化シリコン膜は、前記強誘電体膜と前記対向電極側との間に形成されているものである。
【００１５】
本発明の請求項４に記載の静電アクチュエータは、請求項１又は２において、前記強誘電体膜は、前記酸化シリコン膜と前記対向電極側との間に形成されているものである。
【００１６】
本発明の請求項５に記載の静電アクチュエータは、請求項１〜４のいずれかにおいて、前記振動板が形成されるキャビティ基板と接合され、前記対向電極が形成される電極基板を備え、前記キャビティ基板と前記電極基板が接合される部分には、前記酸化シリコン膜のみが形成されているものである。
【００１７】
本発明の請求項６に記載の静電アクチュエータは、請求項１〜５のいずれかにおいて、前記振動板は、シリコン又は不純物がドープされたシリコンからなるものである。
【００１８】
本発明の請求項７に記載の静電アクチュエータは、請求項１又は２において、前記複数膜は、前記強誘電体膜に、前記振動板に含まれる不純物が拡散することを抑制するキャップ層を有するものである。
【００１９】
本発明の請求項８に記載の静電アクチュエータは、請求項７において、前記キャップ層は、酸化シリコン又は窒化シリコンを含むものである。
【００２０】
本発明の請求項９に記載の静電アクチュエータは、請求項７又は８において、前記複数膜は、表面電荷密度を抑制する表面層をさらに有するものである。
【００２１】
本発明の請求項１０に記載の静電アクチュエータは、請求項９において、前記表面層は、酸化シリコン又は窒化シリコンを含むものである。
【００２２】
本発明の請求項１１に記載の静電アクチュエータは、請求項９において、前記表面層は、シラン系又はフッ素系のコーティング剤を含むものである。
【００２３】
本発明の請求項１２に記載の静電アクチュエータは、請求項１〜１１のいずれかにおいて、前記対向電極の表面上に酸化シリコン等の絶縁膜を形成したものである。
【００２４】
本発明の請求項１３に記載の静電アクチュエータは、請求項１〜１２のいずれかにおいて、前記酸化シリコン膜は、前記強誘電体膜と前記対向電極との間に形成されているものである。
【００２５】
本発明の請求項１４に記載の静電アクチュエータは、請求項１〜１２のいずれかにおいて、前記強誘電体膜は、前記酸化シリコン膜と前記対向電極との間に形成されているものである。
【００２６】
本発明の請求項１５に記載の液滴吐出ヘッドは、請求項１〜１４のいずれかに記載の静電アクチュエータを備え、前記振動板が形成されたキャビティ基板と、前記対向電極が形成された電極基板とが接合され、前記振動板が吐出液滴を貯える液滴吐出室の底面を構成しているものである。
【００２７】
本発明の請求項１６に記載の液滴吐出装置は、請求項１５記載の液滴吐出ヘッドが適用されているものである。
【００２８】
本発明の請求項１７に記載のデバイスは、請求項１〜１４のいずれかに記載の静電アクチュエータが適用されているものである。
【発明の効果】
【００２９】
上記の構成によれば、同じ電圧をかけたときの発生圧力が高く、絶縁耐性にも優れた絶縁膜を備えた静電アクチュエータおよびこの静電アクチュエータを適用した駆動性能の高い液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置並びにデバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態１に係る液滴吐出ヘッドを示した縦断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面を示した拡大断面図。
【図３】絶縁膜を有する静電アクチュエータの等価回路図。
【図４】強誘電体の厚みと強誘電体の印加電圧の関係を表す図。
【図５】強誘電体の厚みと印加電圧の関係を表す図。
【図６】本発明の実施形態１に係る液滴吐出ヘッドの製造工程を示す断面図。
【図７】図３の製造工程の続きの工程を示した断面図。
【図８】本発明の実施形態２に係る液滴吐出ヘッドを示した断面図。
【図９】本発明の実施形態３に係る液滴吐出ヘッドを示した断面図。
【図１０】本発明の実施形態４に係る静電アクチュエータ部の拡大模式図。
【図１１】実施形態４に係る液滴吐出ヘッドの製造工程の一例を示す工程図。
【図１２】図１１の製造工程の続きを示す工程図。
【図１３】本発明に係る液滴吐出ヘッドを適用した本発明の実施形態５に係る液滴吐出装置の一例を示す斜視図。
【図１４】本発明に係る静電アクチュエータを適用した本発明の実施形態６に係るデバイスの一例を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
実施形態１．
図１は、本発明の実施形態１に係る液滴吐出ヘッドを示した縦断面図である。なお図１では、駆動回路２１の部分を模式的に示している。また図１では、本発明に係る静電アクチュエータを液滴吐出ヘッドに適用した例を示しており、この液滴吐出ヘッドは静電駆動方式でフェイスイジェクトタイプのものである。なお、本発明は、以下の図に示す構造、形状に限定されるものではなく、吐出室とリザーバ部が別々の基板に設けられた４枚の基板を積層した４層構造のものや、基板の端部に設けられたノズル孔から液滴を吐出するエッジ吐出型の液滴吐出ヘッドにも同様に適用することができるものである。
【００３２】
本実施形態１に係る液滴吐出ヘッド１は、主にキャビティ基板２、電極基板３、及びノズル基板４が接合されることにより構成されている。ノズル基板４はシリコンからなり、例えば、円筒状の第１のノズル孔６と、第１のノズル孔６と連通し、第１のノズル孔６よりも径の大きい円筒状の第２のノズル孔７を有するノズル８が形成されている。第１のノズル孔６は、液滴吐出面１０（キャビティ基板２との接合面１１の反対面）に開口するように形成されており、第２のノズル孔７は、キャビティ基板２との接合面１１に開口するように形成されている。
【００３３】
キャビティ基板２は、例えば単結晶シリコンからなり、底壁が振動板１２である吐出室１３となる凹部が複数形成されている。なお複数の吐出室１３は、図１の紙面手前側から紙面奥側にかけて平行に並んで形成されているものとする。またキャビティ基板２には、各吐出室１３にインク等の液滴を供給するためのリザーバ１４となる凹部と、このリザーバ１４と各吐出室１３を連通する細溝状のオリフィス１５となる凹部が形成されている。図１に示す液滴吐出ヘッド１では、リザーバ１４は単一の凹部から形成されており、オリフィス１５は各吐出室１３に対して１つずつ形成されている。なおオリフィス１５は、ノズル基板４の接合面１１に形成するようにしてもよい。
さらに、キャビティ基板２の電極基板３が接合される側の面には、絶縁膜１６が形成されている。この絶縁膜１６は、液滴吐出ヘッド１の駆動時の絶縁破壊やショートを防止するためのものである。なお絶縁膜１６は、強誘電体膜１６ａと酸化シリコン膜１６ｂから構成されている（図２参照）。この絶縁膜１６については後に詳述する。また、キャビティ基板２のノズル基板４が接合される側の面には、耐液滴保護膜１９が形成されている。この耐液滴保護膜１９は、吐出室１３やリザーバ１４の内部の液滴によりキャビティ基板２がエッチングされるのを防止するためのものである。
【００３４】
キャビティ基板２の振動板１２側には、例えばホウ珪酸ガラスからなる電極基板３が接合されている。電極基板３には、ギャップ２０を介して振動板１２と対向する複数の対向電極（個別電極）１７が形成されている。この対向電極１７は、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）をスパッタすることにより形成する。また電極基板３には、リザーバ１４と連通する液体供給孔１８が形成されている。この液体供給孔１８は、リザーバ１４の底壁に設けられた孔と繋がっており、リザーバ１４にインク等の液滴を外部から供給するために設けられている。
なお、キャビティ基板２が単結晶シリコンからなり、電極基板３がホウ珪酸ガラスからなる場合には、キャビティ基板２と電極基板３の接合を陽極接合によって行うことができる。
【００３５】
ここで、図１に示す液滴吐出ヘッド１の動作について説明する。キャビティ基板２と個々の対向電極１７には駆動回路２１が接続されている。駆動回路２１によりキャビティ基板２と電極１７の間にパルス電圧が印加されると、振動板１２が対向電極１７の側に撓み、リザーバ１４の内部に溜まっていたインク等の液滴が吐出室１３に流れ込む。なお本実施形態１では、振動板１２が撓んだときに、対向電極１７と振動板１２（絶縁膜１６）が当接するようになっている。そして、キャビティ基板２と電極１７の間に印加されていた電圧がなくなると、振動板１２が元の位置に戻って吐出室１３の内部の圧力が高くなり、ノズル８からインク等の液滴が吐出される。
以上から分かるように、液滴吐出ヘッド１の場合には、絶縁膜１６を備えた振動板１２と対向電極１７とが、駆動回路２１で駆動される静電アクチュエータを構成している。
【００３６】
図２は、図１のＡ−Ａ断面を示した拡大断面図である。なお図２では、１つの吐出室１３のみを示しているが、実際には吐出室１３等が図２の紙面横方向に複数形成されているものとする。
図２に示すように、本実施形態１に係る液滴吐出ヘッド１の絶縁膜１６は、高誘電率膜として強誘電体膜１６ａと酸化シリコン膜１６ｂの２層構造となっている。高誘電率膜は、酸化シリコン（ＳｉＯ2）よりも比誘電率が高い強誘電材料からなり、例えば圧電材料（ＰＺＴ）やバリウム−チタン酸化物（ＢａＴｉＯ3）等の材料で構成される。強誘電体は酸化シリコン（ＳｉＯ2）や高誘電体と呼ばれる窒化シリコン（Ｓｉ3Ｎ4）、ハフニウム−アルミニウム酸化物（ＨｆＡｌＯx）、ダイヤモンド、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）等よりもはるかに高い比誘電率を有しており、本実施形態１では高誘電率膜として強誘電材料により形成される強誘電体膜１６ａと、絶縁耐圧や接合強度の高い酸化シリコン膜１６ｂとを組み合わせた積層構造の絶縁膜１６の構成とするものである。
【００３７】
誘電体は、大別すると、常誘電体と強誘電体に分類できる。ここに、「常誘電体」とは、外部電場などの外力が働くことによって分極する誘電体をいい、「強誘電体」とは、外部電場がなくても自発的に分極する誘電体をいう。また、前記Ｈｉｇｈ−ｋ材と呼ばれる「高誘電体」は、強誘電体ではないもので、酸化シリコン（ＳｉＯ2）よりも高い比誘電率を有するものである。
強誘電体としては、例えば、ＰＺＴ：Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3、ＰＺＴＮ：Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｎｂ2Ｏ8、ＰＬＺＴ：（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3、ＰＬＴ：ＰｂＬａＴｉＯX、ＰＴＮ：ＰｂＴｉＮｂＯX、ＳＢＴ：ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9、ＳＢＴＮ：ＳｒＢｉ2（Ｔａ，Ｎｂ）2Ｏ9、ＢＴＯ：Ｂｉ4Ｔｉ3Ｏ12などを挙げることができる。これらの強誘電体は、比誘電率が酸化シリコンの約３．９や、高誘電体の５〜５０であるのに対し、１０００程度ときわめて高い比誘電率を有する。
【００３８】
表１に、絶縁膜の種類による比誘電率とＴＺＤＢ（瞬時絶縁破壊強度）を示す。
【００３９】
【表１】
2010284076.tif 000021
【００４０】
図２に示す液滴吐出ヘッド１では、強誘電体膜１６ａが対向電極１７と対向する部分（振動板１２）のみに形成されており、酸化シリコン膜１６ｂは強誘電体膜１６ａの上、及びそれ以外のキャビティ基板２の表面（電極基板３との接合面）全体に形成されている。これにより、酸化シリコン膜１６ｂが強誘電体膜１６ａよりも対向電極１７側に形成され、キャビティ基板２と電極基板３が接合される部分には酸化シリコン膜１６ｂのみが形成されることとなる。
なお後に示すように、本実施形態１ではキャビティ基板２と電極基板３は陽極接合により接合するが、酸化シリコンは陽極接合に適した物質である。また接合部分の酸化シリコン膜１６ｂは薄いのが望ましい。本実施形態１の液滴吐出ヘッド１では、キャビティ基板２と電極基板３の接合部分が酸化シリコン膜１６ｂのみで形成されているため、十分な接合強度の陽極接合が可能となる。また酸化シリコン膜１６ｂは、静電アクチュエータにおける絶縁耐圧を十分に確保するとともに、対向電極１７からキャビティ基板２に電流がリークするのを防止する機能も有する。
【００４１】
ここで、図２に示す強誘電体膜１６ａと酸化シリコン膜１６ｂからなる絶縁膜１６について説明する。
駆動時における振動板１２を吸引する静電圧力（発生圧力）Ｐは、静電エネルギーをＥ、振動板１２から対向電極１７までの距離（駆動時を含む）をｘ、振動板１２の面積をＳ、印加電圧をＶ、絶縁膜１６の厚さをｔ、真空中の誘電率をε0、絶縁膜１６の比誘電率をεrとすると、以下の式で表される。
【数１】
2010284076.tif 000022
また、振動板１２の駆動時における平均圧力Ｐeは、振動板１２が駆動していない時の振動板１２から対向電極１７までの距離（ギャップ２０の高さ）をｄとして、以下の式で表される。
【数２】
2010284076.tif 000023
なお、強誘電体膜１６ａと酸化シリコン膜１６ｂの２層からなる絶縁膜１６の駆動時における平均圧力Ｐeは、強誘電体膜１６ａの厚さをｔ1、酸化シリコン膜１６ｂの厚さをｔ2、強誘電体膜１６ａの比誘電率をε1、酸化シリコン膜１６ｂの比誘電率をε2として、以下の式で表される。
【数３】
2010284076.tif 000024
【００４２】
上記の式（２）から、絶縁膜１６の全体としての比誘電率が大きいほど、平均圧力Ｐeが高くなることが分かる。このため、表１に示すように、絶縁膜として比誘電率がきわめて高い強誘電体を適用すれば、静電アクチュエータにおける発生圧力をより高くすることができる。
また液滴吐出ヘッド１に強誘電体を適用した場合には、振動板１２の面積を小さくしても液滴の吐出に必要なパワーを得ることが可能となる。このため、液滴吐出ヘッド１において振動板１２の幅を小さくして、吐出室１３のピッチ、即ちノズル８のピッチを小さくすることによりノズル８の解像度を上げて、より高精細な印刷を高速で行うことのできる液滴吐出ヘッド１を得ることができる。さらに振動板１２の長さを短くすることにより、液滴の流路における応答性を向上して駆動周波数を上げることができ、より高速な印刷を行うことが可能となる。
また例えば、絶縁膜１６の比誘電率を全体として２倍にすれば、絶縁膜１６の厚さを２倍にしてもほぼ同じ発生圧力が得られるため、静電アクチュエータにおけるＴＤＤＢ（Ｔｉｍｅ  Ｄｅｐｅｎｄ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ、長時間の絶縁破壊強度）、ＴＺＤＢ（Ｔｉｍｅ  Ｚｅｒｏ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ、瞬間における絶縁破壊強度）等の耐絶縁破壊強度をほぼ２倍にできることが分かる。
【００４３】
図３は、絶縁膜を積層した場合の静電アクチュエータの等価回路を表すものである。本実施形態１のように強誘電体膜１６ａと酸化シリコン膜１６ｂを積層した場合、２つのコンデンサを直列に接続した回路と考えることができる。各々の静電容量をＣ１、Ｃ２、電圧をＶとするとき、各々のコンデンサに印加される電圧Ｖ１、Ｖ２は
Ｖ１＝Ｖ×Ｃ２（Ｃ１＋Ｃ２）
Ｖ２＝Ｖ×Ｃ１（Ｃ１＋Ｃ２）
と表せる。したがって、各コンデンサにかかる印加電圧が絶縁膜の耐圧を超えないように絶縁膜の膜厚を定める。
【００４４】
絶縁膜の膜厚を変えた場合の印加電圧と等価酸化膜厚み（ＥＯＴ）について計算したグラフを図４、図５に示す。図４は強誘電体の厚みと印加電圧の関係を表し、図５はＳｉＯ2の厚みと印加電圧の関係を表したもので、強誘電体の比誘電率を１０００、耐圧を０．１ＭＶ／ｃｍ、ＳｉＯ2の厚みを２５ｎｍ、印加電圧を２５Ｖとして計算したものである。
ここで、ＥＯＴは等価酸化膜厚みで、小さいほど静電アクチュエータの性能が上がるものである。また、強誘電体の厚みが３００ｎｍ以上であれば、図４、図５のどちらでも印加電圧は耐圧よりも低いため、静電アクチュエータの駆動は可能であると考えられる。
本実施形態１では、強誘電体膜１６ａの厚みを３３０ｎｍとし、酸化シリコン膜１６ｂの厚みを３０ｎｍとしている。また、ギャップ２０の距離は１００ｎｍとしている。
【００４５】
本実施形態１では、前述のように静電アクチュエータの絶縁膜として、比誘電率がきわめて高い強誘電体膜１６ａと、酸化シリコン膜１６ｂとを振動板１２の対向電極１７側の表面上に積層したものであるため、酸化シリコンのみからなる絶縁膜に比べて同じ電圧をかけたときの発生圧力を高くすることができる。
また、酸化シリコン膜１６ｂを用いているので、絶縁耐圧を向上させることができるとともに、十分な接合強度を確保することができる。また接合部分からの電流のリークを防止することができる。
【００４６】
図６及び図７は、本発明の実施形態１に係る液滴吐出ヘッドの製造工程を示す断面図である。図６及び図７では、図１及び図２に示す液滴吐出ヘッド１を製造する工程を示し、図１における液滴吐出ヘッド１のＡ−Ａ断面について示している。なおキャビティ基板２及び電極基板３の製造方法は、図６及び図７に示されるものに限定されるものではない。
まず、例えば厚さが５２５μｍのシリコン基板２ａの両面を鏡面研磨した後に、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）スパッタやプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＡＤ法（Ａｅｒｏｓｏｌ  Ｄｅｐｏｓｉｔｏｎ法）等によって、例えばＰＺＴからなる第１の絶縁膜１６ｃを例えば厚さ３３０ｎｍで形成する（図６（ａ））。ここでＡＤ法を用いた場合には、比較的低温または常温で低応力の絶縁膜を形成することができ、ＥＣＲスパッタを用いた場合には、緻密な絶縁膜を形成することができる。
なおＰＺＴの代わりに、上に示した他の強誘電体を成膜してもよい。また第１の絶縁膜１６ｃを形成する前に、アンモニア水溶液等で成膜表面を洗浄するのが望ましい。さらに第１の絶縁膜１６ｃを形成する前に、シリコン基板２ａの成膜表面側にボロンを拡散して、ボロンドープ層を形成するようにしてもよい。このボロンドープ層は、後の図７（ｈ）の工程におけるウェットエッチングの際に、エッチングストップ層として機能する。
【００４７】
次に、第１の絶縁膜１６ｃの表面にフォトリソグラフィー（露光、現像等）によってレジスト３０をパターニングする（図６（ｂ））。なお図６（ｂ）においては、第１の絶縁膜１６ｃ（後の強誘電体膜１６ａ）の対向電極１７に対向する部分のみが残るようにパターニングを行うものとする（図２参照）。
そして、例えば緩衝フッ酸水溶液で第１の絶縁膜１６ｃをウェットエッチングすることにより区画形成して強誘電体膜１６ａを形成する（図６（ｃ））。なお緩衝フッ酸水溶液によるウェットエッチングの代わりに、ＣＨＦ3を用いたＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）によって強誘電体膜１６ａを形成してもよい。
それから、レジスト３０を例えば酸素プラズマにより除去して、純水洗浄等を行う（図３（ｄ））。
その後、シリコン基板２ａの第１の絶縁膜１６ｃの形成されている面の全面に、例えばＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａ  Ｅｔｈｙｌ  Ｏｒｔｈｏ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ）プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって厚さ３０ｎｍの酸化シリコン膜１６ｂを形成する（図６（ｅ））。
【００４８】
それから図６（ｅ）に示すシリコン基板２ａと、対向電極１７等の形成された電極基板３を例えば３６０℃に加熱し、シリコン基板２ａに陽極、電極基板３に陰極を接続して８００Ｖ程度の電圧を印加して陽極接合を行う（図７（ｆ））。なお図７（ｆ）に示す電極基板３は、例えば金・クロムのエッチングマスクを使用してホウ珪酸ガラスからなる基板をフッ酸水溶液等でエッチングして凹部を形成した後に、凹部内にスパッタ等によりＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）からなる対向電極１７を形成することで作製することができる。
シリコン基板２ａと電極基板３を陽極接合した後に、例えば機械研削によってシリコン基板２ａの全体を例えば厚さ１４０μｍになるまで薄板化する（図７（ｇ））。ここで機械研削を行った後に、加工変質層を除去するため水酸化カリウム水溶液等でライトエッチングを行うのが望ましい。なお機械研削の代わりに、水酸化カリウム水溶液によるウェットエッチングによってシリコン基板２ａの薄板化を行ってもよい。
【００４９】
それから、シリコン基板２ａの上面（電極基板３が接合されている面の反対面）の全面にＴＥＯＳプラズマＣＶＤによって例えば厚さ１．５μｍの酸化シリコン膜を形成する。
そしてこの酸化シリコン膜に、吐出室１３となる凹部、リザーバ１４となる凹部及びオリフィス１５となる凹部を形成するためのレジストをパターニングし、この部分の酸化シリコン膜をエッチング除去する。
その後、シリコン基板２ａを水酸化カリウム水溶液等で異方性ウェットエッチングすることにより、吐出室１３となる凹部１３ａ、リザーバ１４となる凹部（図示せず）及びオリフィス１５となる凹部（図示せず）を形成した後、酸化シリコン膜を除去する（図７（ｈ））。なお図７（ｈ）のウェットエッチングの工程では、例えば初めに３５重量％の水酸化カリウム水溶液を使用し、その後３重量％の水酸化カリウム水溶液を使用することができる。これにより、振動板１２の面荒れを抑制することができる。
なお図７（ｈ）の工程の後に、シリコン基板２ａの吐出室１３となる凹部１３ａ等の形成された面に、例えばＣＶＤによって酸化シリコン等からなる耐液滴保護膜１９を例えば厚さ０．１μｍで形成するが、図７においてはそれを省略している。
【００５０】
次に、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）放電等によってノズル８が形成されたノズル基板４を、接着剤等によりシリコン基板２ａ（キャビティ基板２）に接合する（図７（ｉ））。
最後に、例えばキャビティ基板２、電極基板３、及びノズル基板４が接合された接合基板をダイシング（切断）により分離して、液滴吐出ヘッド１が完成する。
【００５１】
本実施形態１では、絶縁膜１６に、酸化シリコンよりも比誘電率が高い強誘電材料からなる強誘電体膜１６ａを設けることにより、酸化シリコンのみの絶縁膜に比べて同じ電圧をかけたときの発生圧力を高くすることができる。
また絶縁膜１６に、比誘電率の高い強誘電体膜１６ａと絶縁耐圧の高い酸化シリコン膜１６ｂを形成することにより、同じ電圧をかけたときの発生圧力を高め、且つ絶縁耐圧を向上させることが可能となる。
さらにシリコンからなるキャビティ基板２とホウ珪酸ガラスからなる電極ガラス基板３を陽極接合する際に接合する部分を酸化シリコンのみで形成しているため、十分な接合強度を得ることができる。また接合部分から電流がリークするのを防止することもできる。
【００５２】
実施形態２．
図８は、本発明の実施形態２に係る液滴吐出ヘッドを示した断面図である。なお図８では、図２と同様に図１のＡ−Ａ断面に対応する部分を示している。また本実施形態２に係る液滴吐出ヘッド１は、強誘電体膜１６ａが酸化シリコン膜１６ｂよりも対向電極１７側に形成されている点を除いて実施形態１の液滴吐出ヘッド１と同様であり、同じ構成要素には同じ符号を付して説明する。
本実施形態２に係る液滴吐出ヘッド１では、強誘電体膜１６ａが酸化シリコン膜１６ｂよりも対向電極１７側に形成されており、強誘電体膜１６ａは対向電極１７に対向する位置に区画形成されている。また酸化シリコン膜１６ｂは、キャビティ基板２の電極基板３と接合される側の面の全体に形成されている。
【００５３】
なお、本実施形態２に係る液滴吐出ヘッド１を製造するには、例えば実施形態１の図６（ａ）の工程において第１の絶縁膜１６ｃの代わりに、熱酸化又はプラズマＣＶＤによって酸化シリコン膜１６ｂをシリコン基板２ａの片面全体に形成する。その後、酸化シリコン膜１６ｂの表面全体に強誘電体膜を全面成膜して、フォトリソグラフィーによってレジストをパターニングし、ＣＨＦ3を用いたＲＩＥドライエッチングにより振動板１２部分以外をエッチング除去して、強誘電体膜１６ａを形成する。これにより図８に示すような酸化シリコン膜１６ｂ及び強誘電体膜１６ａを形成することができる。
【００５４】
本実施形態２では、強誘電体膜１６ａが酸化シリコン膜１６ｂよりも対向電極１７側に形成されているため、酸化シリコン膜１６ｂがパッシベーション層（化学的不活性層）や応力緩和層として機能し、強誘電体膜１６ａとして広範囲の材料が使用可能となる。
その他の効果については、実施形態１に係る液滴吐出ヘッド１と同様である。
【００５５】
実施形態３．
図９は、本発明の実施形態３に係る液滴吐出ヘッド１の断面図である。なお図８では、図２と同様に図１のＡ−Ａ断面に対応する部分を示している。また本実施形態３に係る液滴吐出ヘッド１は、対向電極１７上に絶縁膜として酸化シリコン膜を形成した点を除いて構成は実施形態１の液滴吐出ヘッド１と同様であり、同じ構成要素には同じ符号を付して説明する。
本実施形態３に係る液滴吐出ヘッド１では、ＴＥＯＳプラズマＣＶＤにより対向電極１７上に絶縁膜として酸化シリコン膜１６ｄを形成し、振動板１２側の絶縁膜の構成は実施形態１と同じにしたものであるため、絶縁耐圧をより向上させることができる。
その他の効果については、実施形態１および実施形態２に係る液滴吐出ヘッド１と同様である。
なお、本実施形態３に係る液滴吐出ヘッド１を製造するには、例えば実施形態１の図７（ｆ）の工程の前、すなわち電極基板３上にシリコン基板２ａを接合する前に、その電極基板３の対向電極１７上にＴＥＯＳプラズマＣＶＤにより酸化シリコン膜１６ｄを成膜し、その後フォトリソグラフィーによりレジストをパターニングして、対向電極１７の表面上以外の部分の酸化シリコン膜をＣＨＦ3を用いたＲＩＥドライエッチングにより除去する。
【００５６】
また、本実施形態３では、実施形態１と組み合わせた液滴吐出ヘッド１の構成を示したが、実施形態２と組み合わせても同様の効果が得られる。さらに、対向電極１７上に形成される上記酸化シリコン膜１６ｄに代えて、Ａｌ2Ｏ3等の高誘電率膜とすることも可能である。
【００５７】
実施形態４．
次に、さらに別の態様の絶縁膜１６について説明する。図１０は図１の液滴吐出ヘッド１の静電アクチュエータ部、すなわち振動板１２、絶縁膜１６、対向電極１７及び駆動回路２１の部分を拡大して示す模式図である。図１０から分かるように、絶縁膜１６は、シリコン（Ｓｉ）からなる振動板１２の表面から順に、絶縁膜１６への不純物の拡散、特にボロン拡散を抑制できる窒化シリコン（ＳｉＮ）等からなるキャップ層１６Ａ、酸化シリコンより比誘電率が高いＰＺＴ等からなる強誘電体膜１６Ｂ、絶縁膜１６の表面電荷密度を抑制する酸化シリコン（ＳｉＯ2）等からなる表面層１６Ｃが積層されて構成されている。キャップ層１６Ａと強誘電体膜１６Ｂとを積層したことで、振動板１２と対向電極１７との間に長期的に絶縁耐圧を確保でき、かつアクチュエータ駆動電圧が低電圧化されるため、小型でしかも駆動耐久性に優れた静電アクチュエータが実現できる。さらに、表面層１６Ｃにより、振動板１２の表面を構成している絶縁膜１６表面での残留電化影響が低減され、安定した駆動が可能な静電アクチュエータが実現できる。
【００５８】
キャップ層１６Ａは、酸化シリコン（ＳｉＯ2）又は窒化シリコン（ＳｉＮ）から構成するのが好ましい。なお、ボロンに対するバリア性の観点からは、窒化シリコンが優れている。
また、強誘電体膜１６Ｂは、従来絶縁膜として採用されていた酸化シリコンの比誘電率（４．４）より高い比誘電率を有するもので形成する。それらには、前述のＰＺＴ、ＰＺＴＮ、ＰＬＺＴ、ＰＬＴ、ＰＴＮ、ＳＢＴ、ＳＢＴＮ、ＢＴＯ等が挙げられる。また、この強誘電体膜の代わりに、前述の一般的にＨｉｇｈ−ｋ材と呼ばれる高誘電率膜を使用してもよい。強誘電体膜あるいは高誘電率膜を使用することにより、絶縁膜全体の酸化膜換算厚みを薄くして絶縁耐圧を確保するとともに静電圧力を高める作用を果たす。
また、表面層１６Ｃは、酸化シリコン又は窒化シリコンを成膜して形成できる。なお、表面層１６Ｃの表面の水酸基密度を抑制して、表面層１６Ｃと対向電極１７の吸着を防止する。更に、表面層１６Ｃの表面の水酸基を不活性として、水分子の吸着を更に防止して、表面電荷密度を抑制するために、電極基板３とキャビティ基板２を陽極接合した後に、ギャップ２０内部の表面にシラン系又はフッ素系のコーティング剤をコーティングしても良い。これらコーティングは、単分子層とすることが好ましい。
【００５９】
この絶縁膜１６は、振動板１２と対向電極１７が吸着したときの放電によるアクチュエータの破壊を防止し、残留電荷による発生圧力の変動を抑制する作用を果たす。
【００６０】
図１１及び図１２は、本発明の実施形態４に係る液滴吐出ヘッドの製造工程の一例を示す工程図である。なお、キャビティ基板２及び電極基板３の製造方法は、図１１及び図１２に示されたものに限定されるものではない。
【００６１】
（ａ）まず、例えば厚さが５２５μｍのシリコン基板２ａの両面を鏡面研磨した後、基板２ａ表面にキャップ層１６Ａを形成する。キャップ層１６Ａの形成は、ＴＥＳＯプラズマＣＶＤ等による酸化シリコンの成膜か、あるいはプラズマＣＶＤ（Chemical  Vapor  Deposition）やＥＣＲ（Electron  Cyclotron  Resonance）スパッタによる窒化シリコンの成膜により行う。
なお、キャップ層１６Ａを形成する前に、シリコン基板２ａの成膜表面側にボロンを拡散して、振動板１２となるボロンドープ層を形成するようにしてもよい。このボロンドープ層は、後の工程（図１２（ｈ））におけるウェットエッチングの際に、エッチングストップ層としても機能する。
キャップ層１６Ａとして酸化シリコン膜を用いる場合、それは比較的低応力で容易に成膜できる。一方、キャップ層１６Ａとして窒化シリコン膜を用いる場合は、４００℃〜１０００℃程度でアニールを行う等して低応力化し、ボロンに対してバリア性に優れたキャップ層１６Ａが形成できる。
（ｂ）続いて、キャップ層１６Ａの表面に強誘電体膜１６Ｂを形成する。強誘電体膜１６Ｂの形成は、前述した圧電材料（ＰＺＴ）やバリウム−チタン酸化物（ＢａＴｉＯ3）を、ＥＣＲスパッタ又はＡＤ法により成膜して行う。
（ｃ）さらに、強誘電体膜１６Ｂの表面に表面層１６Ｃを形成するが、これは必ずしも必須の工程ではない。表面層１６Ｃの形成は、ＴＥＯＳプラズマＣＶＤにより緻密な酸化シリコンを成膜し、その酸化シリコンに表面処理を行って表面を不活性にすることにより、残留電荷の蓄積が抑制できる表面層１６Ｃとすることができる。また、プラズマＣＶＤやＥＣＲスパッタにより窒化シリコンを成膜して表面層１６Ｃとすることもできる。窒化シリコンは膜表面の水酸基密度が低いため、残留電荷が蓄積しにくい。
【００６２】
上記に形成した絶縁膜１６の各層の厚さの組み合わせとして、例えば、キャップ層１６Ａを約１００ｎｍ、強誘電体膜１６Ｂを約８００ｎｍ、表面層１６Ｃを約１０ｎｍとすることができる。しかしながら、これらの値は絶縁膜１６に求められる絶縁耐圧と静電圧力（発生圧力）の向上を考慮して、適宜決定するものとする。
【００６３】
（ｄ）以上のようにして絶縁膜１６が形成されたキャビティ基板２と、キャビティ基板２に形成される振動板１２に対応する対向電極１７が形成された電極基板３とを接合する。ここでは、電極基板３を例えば３６０℃に加熱し、シリコン基板２ａに陽極、電極基板３に陰極をそれぞれ接続して８００Ｖ程度の電圧を印加して陽極接合を行う。
なお、電極基板３は、例えば金・クロムのエッチングマスクを使用してホウ珪酸ガラスからなる基板をフッ酸水溶液等でエッチングして凹部を形成した後に、凹部内にスパッタ等によりＩＴＯからなる対向電極１７を形成することで作製することができる。
【００６４】
（ｅ）続いて、電極基板３に接合されたシリコン基板２ａの全体を、例えば機械研削によって、厚さ１４０μｍ程度になるまで薄板化する。なお、機械研削を行った後には、加工変質層を除去するため水酸化カリウム水溶液等でライトエッチングを行うのが望ましい。なお機械研削の代わりに、水酸化カリウム水溶液によるウェットエッチングによってシリコン基板２ａの薄板化を行ってもよい。
【００６５】
（ｆ）それから、シリコン基板２ａの上面（電極基板３が接合されている面の反対面）の全面にＴＥＯＳプラズマＣＶＤによって例えば厚さ１．５μｍの酸化シリコン膜２２を形成する。
（ｇ）そして、この酸化シリコン膜２２に、吐出室１３となる凹部、リザーバ１４となる凹部及びオリフィス１５となる凹部を形成するためのレジストをパターニングし、この部分の酸化シリコン膜をエッチングして除去する。
（ｈ）その後、シリコン基板２ａを水酸化カリウム水溶液等で異方性ウェットエッチングすることにより、吐出室１３となる凹部１３ａ、リザーバ１４となる凹部（図示せず）及びオリフィス１５となる凹部（図示せず）を形成した後、酸化シリコン膜を除去する。このウェットエッチングの工程では、例えば初めに３５重量％の水酸化カリウム水溶液を使用し、その後３重量％の水酸化カリウム水溶液を使用する２段階のエッチングを実施するのが好ましい。これにより、振動板１２の面荒れを抑制することができるからである。
また、この後、シリコン基板２ａの吐出室１３となる凹部１３ａ等の形成された面に、例えばＣＶＤによって酸化シリコン等からなる耐液滴保護膜（図１の符号１９）を例えば厚さ０．１μｍで形成するが、ここでは図示を省略する。
【００６６】
（ｉ）次に、ＩＣＰ（Inductively  Coupled  Plasma）放電等によってノズル８が形成されたノズル基板４を、接着剤等によりシリコン基板２ａ（キャビティ基板２）の開口面側に接合する。
最後に、例えばキャビティ基板２、電極基板３、及びノズル基板４が接合された接合基板をダイシング（切断）により分離して、液滴吐出ヘッド１が完成する。
【００６７】
上記の方法は、振動板１２が形成されるシリコン基板２ａの表面に絶縁膜１６を形成する絶縁膜形成工程と、絶縁膜１６が形成されたシリコン基板２ａと、振動板１２に対応する対向電極１７が形成された電極基板３とを、振動板１２の形成領域と対向電極１７を対向させて接合する基板接合工程と、電極基板３と接合されたシリコン基板２ａをエッチングして振動板１２を含む吐出室１３やリザーバ１４等を形成するキャビティ基板２の形成工程と、キャビティ基板２の開口面にノズル基板４を接合する工程とが順次実行されるものである。この方法では、電極基板３と接合されたシリコン基板２ａをエッチングして振動板１２を含む吐出室１３やリザーバ１４等を形成しているため、割れ易いシリコン基板２ａの取り扱いが比較的容易にできるという利点がある。また、強誘電体をレジストパターニングして区画形成する必要がなく、より容易に製造が可能となるという利点もある。
なお、振動板１２が形成されるシリコン基板２ａの表面に絶縁膜１６を形成する絶縁膜形成工程と、絶縁膜１６が形成されたシリコン基板２ａをエッチングして振動板１２を含む吐出室１３やリザーバ１４等を形成するキャビティ基板２の形成工程と、吐出室１３等が形成されたキャビティ基板２と、振動板１２に対応する対向電極１７が形成された電極基板３とを、振動板１２と対向電極１７を対向させて接合する基板接合工程と、キャビティ基板２の開口面にノズル基板４を接合する工程とを、順次実行して液滴吐出ヘッド１を製造しても良い。
【００６８】
これらの方法により、振動板１２と対向電極１７との間に長期的に絶縁耐圧が確保され、かつアクチュエータ駆動電圧の低電圧化が実現された、小型でしかも駆動耐久性に優れた静電アクチュエータが製造できる。また、振動板１２の表面を構成している絶縁膜１６表面での残留電化影響の低減が可能となり、安定した駆動を可能とする静電アクチュエータが製造できる。
【００６９】
実施形態５．
図１３は、これまでに説明した実施形態に係る液滴吐出ヘッドを、液滴吐出部に適用した液滴吐出装置の一例を示した斜視図である。図１３に示した液滴吐出装置１００は、液滴としてインクを吐出するインクジェットプリンタである。
このインクジェットプリンタは、そこに適用されている液滴吐出ヘッド１の作用により、振動板１２に発生する圧力が高く、液滴吐出装置１００はドット抜け等がなく吐出性能が高いものである。また耐久性や、吐出安定性にも優れたものである。さらに、小型でしかも駆動耐久性に優れたものとなる。また、静電アクチュエータ部分の残留電荷影響が低減されるため、安定した駆動による高精度の印字が可能となる。
なお本実施形態に示す液滴吐出ヘッド１は、図１３に示すインクジェットプリンタの他に、液滴を種々変更することで、液晶ディスプレイのカラーフィルタの製造、有機ＥＬ表示装置の発光部分の形成、生体液体の吐出等にも適用することができる。
【００７０】
また、各実施形態では、本発明に係る静電アクチュエータを適用した例として液滴吐出ヘッドを示しているが、本発明の実施形態に示す静電アクチュエータは、その他のデバイスにも適用することができる。具体的には、波長可変フィルタ、ミラーデバイス、マイクロポンプ等のＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems)デバイスに適用が可能であり、これらはプロジェクターやレーザープリンタのスキャナー等に応用することができる。
【００７１】
実施形態６．
本発明に係る静電アクチュエータは、既に説明したように、液滴吐出ヘッドへの適用に限られるものではなく、様々なデバイスに適用することができる。ここではその一例を挙げておく。
図１４は、本発明に係る静電アクチュエータを適用した本発明の実施形態６に係るデバイスの一例を示す斜視図である。図１４に示す静電アクチュエータ適用デバイスは波長可変フィルタ２００である。この波長可変フィルタ２００は、可動反射面２２３を有し、可動反射面２２３と垂直な方向に変位することで所定の波長の光を透過させ所定の波長以外の光を反射させる可動体２２１ａ、可動体２２１ａを変位可能にした上で支持する連結部２２１ｂ及び支持部２２１ｃ並びにスペーサ２２１ｅが一体形成された可動部２２０と、可動体２２１ａと静電ギャップＥＧを有して設けられ、可動体２２１ａの位置を変位させる駆動電極２１２及び可動反射面２２３と光学ギャップＯＧを有して設けられ、可動反射面２２３で反射された光をさらに反射する固定反射面２１８を有し、可動反射面２２３と固定反射面２１８とが対向するように、スペーサ２２１ｅを形成した側と反対側で可動部２２０と接合された駆動電極部２１０と、可動部２２０のスペーサ２２１ｅ部分と接合されたパッケージ部２３０とを備えている。ここでの可動体２２１ａは、図１の振動板１２に、駆動電極２１２は図１の対向電極１７にそれぞれ対応しており、それらが静電アクチュエータを構成している。従って、可動体２２１ａの駆動電極２１２側表面に、各実施形態の絶縁膜１６に相当する絶縁膜を形成することで、その静電アクチュエータの絶縁耐圧及び静電圧力の改善が図れる。これにより、波長可変フィルタ２００を小型でしかも駆動耐久性に優れたものとすることができる。また、静電アクチュエータの残留電荷影響が低減されて、安定した駆動による高精度の光フィルタリングが可能となる。
【００７２】
このように、本発明に係る静電アクチュエータは各種のデバイス、特にマイクロマシンのアクチュエータとしての利用が可能である。それらの例を挙げれば、マイクロポンプのポンプ部、光スイッチのスイッチ駆動部、超小型のミラーを多数配置しそれらのミラーを傾けて光の方向を制御するミラーデバイスのミラー駆動部に、更にレーザプリンタのレーザ操作ミラーの駆動部等に本発明に係る静電アクチュエータを適用することができる。
【００７３】
なお、本発明に係る静電アクチュエータ、液滴吐出ヘッド及びその製造方法、液滴吐出装置並びにデバイスは、本発明の実施形態に限定されるものではなく、本発明の思想の範囲内において変更することができる。
【符号の説明】
【００７４】
１  液滴吐出ヘッド、２  キャビティ基板、３  電極基板、４  ノズル基板、６  第１のノズル孔、７  第２のノズル孔、８  ノズル、１０  液滴吐出面、１１  接合面、１２  振動板、１３  吐出室、１４  リザーバ、１５  オリフィス、１６  絶縁膜、１６ａ  強誘電体膜、１６ｂ  酸化シリコン膜、１６ｄ  酸化シリコン膜、１６Ａ  キャップ層、１６Ｂ  強誘電体膜、１６Ｃ  表面層、１７  対向電極、１８  液体供給孔、１９  耐液滴保護膜、２０  ギャップ、２１  駆動回路、１００  液滴吐出装置、２００  波長可変フィルタ、２１２  駆動電極、２１８  固定反射面、２２１ａ  可動体、２２１ｂ  連結部、２２１ｃ  支持部、２２３  可動反射面。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動板と、
該振動板にギャップを隔てて対向する対向電極と、
前記振動板における前記対向電極と対向する面に、積層された状態にある複数膜が設けられており、
前記複数膜は、酸化シリコン膜と、前記酸化シリコン膜よりも比誘電率が高い強誘電材料を含む強誘電体膜とを含むことを特徴とする静電アクチュエータ。
【請求項２】
前記強誘電体膜は、ＰＺＴ、ＰＺＴＮ、ＰＬＺＴ、ＰＬＴ、ＰＴＮ、ＳＢＴ、ＳＢＴＮ、ＢＴＯのいずれかを含むことを特徴とする請求項１記載の静電アクチュエータ。
【請求項３】
前記酸化シリコン膜は、前記強誘電体膜と前記対向電極側との間に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の静電アクチュエータ。
【請求項４】
前記強誘電体膜は、前記酸化シリコン膜と前記対向電極側との間に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の静電アクチュエータ。
【請求項５】
前記振動板が形成されるキャビティ基板と接合され、前記対向電極が形成される電極基板を備え、前記キャビティ基板と前記電極基板が接合される部分には、前記酸化シリコン膜のみが形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の静電アクチュエータ。
【請求項６】
前記振動板は、シリコン又は不純物がドープされたシリコンからなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の静電アクチュエータ。
【請求項７】
前記複数膜は、前記強誘電体膜に、前記振動板に含まれる不純物が拡散することを抑制するキャップ層を有することを特徴とする請求項１又は２記載の静電アクチュエータ。
【請求項８】
前記キャップ層は、酸化シリコン又は窒化シリコンを含むことを特徴とする請求項７記載の静電アクチュエータ。
【請求項９】
前記複数膜は、表面電荷密度を抑制する表面層をさらに有することを特徴とする請求項７又は８記載の静電アクチュエータ。
【請求項１０】
前記表面層は、酸化シリコン又は窒化シリコンを含むことを特徴とする請求項９記載の静電アクチュエータ。
【請求項１１】
前記表面層は、シラン系又はフッ素系のコーティング剤を含むことを特徴とする請求項９記載の静電アクチュエータ。
【請求項１２】
前記対向電極の表面上に酸化シリコン等の絶縁膜を形成したことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の静電アクチュエータ。
【請求項１３】
前記酸化シリコン膜は、前記強誘電体膜と前記対向電極との間に形成されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の静電アクチュエータ。
【請求項１４】
前記強誘電体膜は、前記酸化シリコン膜と前記対向電極との間に形成されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の静電アクチュエータ。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれかに記載の静電アクチュエータを備え、前記振動板が形成されたキャビティ基板と、前記対向電極が形成された電極基板とが接合され、前記振動板が吐出液滴を貯える液滴吐出室の底面を構成していることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項１６】
請求項１５記載の液滴吐出ヘッドが適用されていることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項１７】
請求項１〜１４のいずれかに記載の静電アクチュエータが適用されていることを特徴とするデバイス。